Cтраница 2
У мюонного атома, получаемого в результате замещения в атоме водорода ( Z 1) электрона на отрицательный мюон, радиус боровской орбиты в 186 раз меньше, а ионизационный потенциал в 186 раз больше значений соответствующих величин у атома водорода. Это означает, что переходы между низшими энергетическими уровнями приводят к излучению в рентгеновской области спектра. [16]
Был также получен и мюонный молекулярный ион [ Н ц - В ], в котором протон и дейтрон удерживаются вместе отрицательным мюоном. В этом случае протон и дейтрон находятся на достаточно близком расстоянии ( около 0 3 пм), благодаря чему становится возможной реакция между ними, сопровождающаяся освобождением мюона и образованием ядра 3Не и дополнительного мюона; при этом выделяется 5 4 МэВ энергии. Использование такого рода мезонной молекулы, возможно, позволит вести контролируемое получение энергии, выделяющейся при ядерном синтезе. [17]
Нейтральный я-мезон через время порядка ГО 16 с распадается на два vKBaHTa - я и я - - мезоны в среднем через 30 не ( 30 - 10 - 9 с) превращаются соответственно в положительный мюон ( обозначается ц) и нейтрино и в отрицательный мюон ( цГ) и нейтрино. [18]
Еще одно сходство мюонов с электронами состоит в следующем; аналогично тому, как при распаде тяжелых частиц образуются электроны и антинейтрино ( когда нейтрон превращается в протон) или позитроны и нейтрино ( когда протон превращается в нейтрон), тяжелые частицы могут взаимодействовать между собой с образованием отрицательных мюонов и антинейтрино или положительных мюонов и нейтрино. Многие годы физики считали, что нейтрино, сопровождающие образование позитронов и электронов, полностью идентичны тем нейтрино, которые испус-каются при формировании положительных и отрицательных мюонов. Но в 1962 году выяснилось, что это два абсолютно разных типа нейтрино; электронные нейтрино никогда не встречаются в процессах, связанных с - мгоонами, а мюонные нейтрино не участвуют в процессах образования электронов и позитронов. [19]
Отрицательный мюон ( ц-мезон) - это частица, заряд которой равен заряду электрона, а масса в 207 раз тяжелее массы электрона. При торможении в веществе отрицательный мюон может быть захвачен ядром какого-нибудь атома и заместить один из вращающихся вокруг ядра электронов, образовав мезоатом. Так как масса мюона велика, то размер его орбиты во много раз меньше размеров орбит атомных электронов; например, для тяжелых ядер орбита мюона, соответствующая его наинизшему энергетическому состоянию, даже находится внутри ядра. [20]
Отрицательный мюон ( ( г-мезон) - это частица, заряд которой равен заряду электрона, а масса в 207 раз тяжелее массы электрона. При торможении в веществе отрицательный мюон может быть захвачен ядром какого-нибудь атома и заместить один из вращающихся вокруг ядра элект - ронов, образовав мезоатом. Так как масса мюона велика, то размер его орбиты во много раз меньше размеров орбит атомных электронов, например, для тяжелых ядер орбита мюона, соответствующая его наинизшему энергетическому состоянию, даже находится внутри ядра. Мюон взаимодействует с ядерным веществом с помощью не ядерных сил, а электрических, причем ядро им воспринимается как равномерно заряженный шар. [21]
Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих приведенные выше правила. Поставим вопрос: на что будет распадаться отрицательный мюон цг. [22]
Для того чтобы отличить элементарные частицы, входящие в группу лептонов, им приписывается характеристика, называемая лептонным зарядом. Считается, что все лептоны ( электроны, отрицательные мюоны и нейтрино) имеют лептонный заряд, равный - f - 1, все антилептоны ( позитроны, положительные мюоны и антинейтрино) - лептонный заряд, равный - 1, а все остальные частицы не имеют лептонного заряда. [23]
Козловски ( ПНР), Р. А. Эрамжян и научный сотрудник В. С. Ро-ганов ( Объединенный институт ядерных исследований) открыли явление резонансного поглощения отрицательных мюонов атомными ядрами. [24]
Химическая связь между ядрами водорода может быть осуществлена не только электроном, но и другими частицами с отрицательным электрическим зарядом. Например, большой интерес представляют образования - мюонные, или мю-мезонные, молекулы, состоящие из двух ядер водорода и отрицательного мюона. Мюоны являются неустойчивыми частицами ( распадаются на электрон и два нейтрино) с средним временем жизни около 10-в с. В течение этого времени мюон может удерживать два ядра водорода, образуя мюонную молекулу. [25]
Химическая связь между ядрами водорода может быть осуществлена не только электроном, но и другими частицами с отрицательным электрическим зарядом. Например, большой интерес представляют образования - мюонные, или мю-мезонные, молекулы, состоящие из двух ядер водорода и отрицательного мюона. Мюоны являются неустойчивыми частицами ( распадаются на электрон и два нейтрино) с средним временем жизни около 10 - 6 с. В течение этого времени мюон может удерживать два ядра водорода, образуя мюонную молекулу. [26]
Некоторые из этих частиц, образующихся за счет кинетической энергии других частиц, могут в свою очередь рождать новые частицы, либо в результате распада, либо в столкновениях с другими частицами. В итоге дополнительно к перечисленным выше наблюдаются следующие частицы ( и античастицы), которые следует включить в список элементарных частиц: положительные и отрицательные мюоны, положительные, отрицательные и нейтральные пионы, положительные и отрицательные каоны, а также два типа нейтральных као-нов, антипротон и антинейтрон, нейтральный Л - гиперон и анти - Л - гицерон, положительные, отрицательные и нейтральные 2-гипероны и три соответствующие им античастицы и отрицательный и нейтральный S-гипероны. Из соображений, которые будут разъяснены ниже, следует, что почти несомненно будут наблюдены два анти - S-гиперона. Таким образом, имеются по крайней мере тридцать частиц и античастиц, семь из которых ( протон, антипротон, электрон, позитрон, нейтрино, антинейтрино и фотон) стабильны, а остальные двадцать три частицы обладают определенной относительной стабильностью, являющейся основанием для объединения их в один список вместе с семью стабильными частицами. [27]
Масса и время жизни отрицательного мюона равны соответствующим величинам положительного мюона, а его заряд имеет отрицательный знак. Все формулы § 30, 31 остаются для мюонных атомов без изменения, надо лишь в них заменить массу электрона на массу отрицательного мюона, которая в 207 раз больше. В результате получается, что входящая в формулы приведенная масса увеличивается в 186 раз. [28]
Еще одно сходство мюонов с электронами состоит в следующем; аналогично тому, как при распаде тяжелых частиц образуются электроны и антинейтрино ( когда нейтрон превращается в протон) или позитроны и нейтрино ( когда протон превращается в нейтрон), тяжелые частицы могут взаимодействовать между собой с образованием отрицательных мюонов и антинейтрино или положительных мюонов и нейтрино. Многие годы физики считали, что нейтрино, сопровождающие образование позитронов и электронов, полностью идентичны тем нейтрино, которые испус-каются при формировании положительных и отрицательных мюонов. Но в 1962 году выяснилось, что это два абсолютно разных типа нейтрино; электронные нейтрино никогда не встречаются в процессах, связанных с - мгоонами, а мюонные нейтрино не участвуют в процессах образования электронов и позитронов. [29]
Этот процесс можно трактовать либо как превращение отрицательного мюона в электрон, сопровождающееся появлением двух нейтрино, либо же как превращение мюона в соответствующее мюонное нейтрино, сопровождающееся появлением пары электрона и электронного нейтрино. Обе эти трактовки допустимы. Первая трактовка может быть обусловлена тем, что отрицательный мюон и электрон имеют очень много общего и отличаются только по величине массы; однако появившиеся в этом процессе нейтрино и антинейтрино не составляют пару, так как нейтрино является м ю о н н ы м лептоном, а антинейтрино - электронным. Вторая трактовка удобна тем, что в ней подчеркивается появление пары, состоящей из лептона и антилептона одного семейства ( е - г); однако в этой трактовке допускается превращение заряженной частицы, имеющей собственную массу, в нейтральную частицу, не имеющую собственной массы. [30]